Россия обладает 16% мировых лесных ресурсов, которые на сегодняшний день используются недостаточно эффективно. В стране заготавливается до 200 млн кубометров древесины в год, при этом, по разным оценкам, 30–50% лесной биомассы не вывозится с делянок или переходит в отходы деревообработки. Ценные целлюлозные волокна древесины весьма ограниченно применяются за пределами бумажной промышленности. Не только в России, но и в развитых странах все еще не реализован всеохватный оперативный контроль возникновения лесных пожаров, и они остаются стихийным бедствием.Решению этих проблем лесного хозяйства будут способствовать технологии, позволяющие развивать возобновляемую биоэнергетику на базе лесных ресурсов, шире использовать древесное сырье (например, в легкой промышленности), создавать спутниковые системы для отслеживания малых очагов горения леса в режиме реального времени.
Версия для печати: .png)
Биотопливо из древесины
Биотопливо сегодня производят преимущественно из сельскохозяйственных культур. В условиях глобального дефицита сельхозугодий и роста потребления продуктов питания эта практика имеет пределы роста. Еще один ценный и, что очень важно, возобновляемый источник сырья для генерации электрической и тепловой энергии, производства моторных топлив — древесина — используется недостаточно.
Из практически любых ее видов, в том числе малоценной мягколиственной, тонкомерной, лежалой древесины, из отходов лесной промышленности, порубочных остатков можно делать топливные гранулы (пеллеты), производить щепу, спирты, диметиловый эфир (ДМЭ), синтетический бензин, синтез-газ. Необходимые для развития этого тренда технологические решения лежат в области удешевления сбора порубочных остатков, их переработки в полуфабрикат прямо на лесных делянках, снижения стоимости и повышения экологичности производства из древесины спиртов и их производных (ДМЭ и т.д.), создания более экономичных, компактных и простых в обслуживании генераторов синтез-газа.
 Эффекты
До 150 млрд рублей в год может составить экономия при переходе к полной утилизации древесных отходов российской лесной промышленности. Сжигание древесных отходов, включая порубочные остатки, может дать столько же энергии, сколько 3 млн тонн дизельного топлива, или почти 10% всего его объема, потребляемого в стране.
До 10 раз можно снизить себестоимость энергии для населения периферийных малых городов и поселков Европейского Севера при использовании пеллетных котельных вместо мазутных и дизельных. Для восточных регионов страны экономия может быть больше.
|
Оценки рынка
75 млн куб. м
в год может составить к 2030 г. потребление энергетической древесины в Росси. Годовая потребность Евросоюза в энергетической древесине к 2030-2035 гг. прогнозируется в размере 50-200 млн тонн.
|
 Драйверы и барьеры
С повышением требований к качеству воздуха в городах дизельный автопарк будут переводить с углеводородного топлива на диметиловый эфир, что увеличит спрос на энергетическую древесину.
Глобальный рост цен на нефтепродукты и продовольствие ускорит развитие лесохимической (гидролизной) промышленности, производящей топливные спирты из целлюлозы.
Открытие и освоение новых крупных месторождений газа и форсированная газификация малых населенных пунктов сократят рынок для пеллетных энергоустановок.
|
Международные
публикации
|
Международные
патентные заявки
|
 Уровень развития
технологии в России
«Возможность альянсов» — наличие отдельных конкурентноспособных коллективов, осуществляющих исследования на высоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.
|
Наноцеллюлоза для легкой промышленности
Из древесного сырья давно научились делать ткани — вискозу, или искусственный шелк. Однако в общем объеме потребления текстильной промышленности она занимает не более 5%. В условиях постепенного исчерпания углеводородов, из которых производят синтетические ткани, и ограниченности сельхозугодий под хлопок растет потребность в материалах с принципиально новыми свойствами из новых источников сырья.
Разбиением волокон обычной целлюлозы на нанофибриллы — длинные неразветвленные нити молекул — можно производить наноцеллюлозу. Благодаря своей структуре (упорядоченной трехмерной сети из микрофибрилл) она отличается высочайшей прочностью и легкостью, к тому же это экологически безопасный биоразлагаемый материал.
Существующие производственные установки (ранние прототипы) используют весьма энергозатратный химический способ производства наноцеллюлозы. Менее энергоемкий биологический способ пока недостаточно разработан.
Эффекты
Спектр применения наноцеллюлозных материалов практически не ограничен: из них можно делать спецодежду, производить прочные, легкие и тонкие детали обуви, бактерицидные изделия для медицины.
Производство наноцеллюлозы сопряжено со значительно меньшим, чем при производстве вискозы и синтетических волокон, использованием токсичных веществ (сероуглерод и др.) и значительно меньшими выбросами и сбросами вредных веществ на основе азота, хлора, формальдегида, углеводородов.
|
Оценки рынка
$250 млн
может достичь к 2020 г. рынок наноцеллюлозы только в Северной Америке.
|
Драйверы и барьеры
Дальнейшее повышение спроса на продовольствие, деградация почв и связанное с ней выведение из оборота сельхозугодий, рост вододефицита в ряде зон орошаемого земледелия (в том числе хлопководства), истощение и увеличение стоимости углеводородов (источники синтетических волокон).
Высокая стоимость производства наноцеллюлозы химическим способом и недостаточная готовность к промышленному внедрению технологий на основе биологического способа.
|
Международные
публикации
|
Международные
патентные заявки
|
 Уровень развития
технологии в России
«Белые пятна» — существенное отставание от мирового уровня, отсутствие (или утрата) научных школ.
|
Спутниковое обнаружение очагов лесных пожаров
Ежегодно по всему миру пожары уничтожают до 400 тыс. кв. км лесов, или около 1% их общей площади. Пожары случаются в основном в жаркое время года по вине людей. В условиях роста антропогенной нагрузки на ландшафты и потепления климата мониторинг возгораний становится все более актуальным.
Наиболее подходят для космического мониторинга лесных пожаров группировки низкоорбитальных спутников. В отличие от спутников на геостационарной орбите (около 36 тыс. км), они находятся значительно ближе к поверхности земли и могут фиксировать маленькие очаги горения. Такие спутники пролетают над определенной точкой земной поверхности 1-2 раза в сутки. Только большие их группировки могут обеспечить мониторинг обширной территории в режиме реального времени. Ключевым направлением технологического развития является миниатюризация оборудования для вывода на орбиту множества мониторинговых спутников малым числом ракет-носителей.
Эффекты
На десятки миллиардов долларов можно уменьшить ежегодные экономические потери в глобальном масштабе при раннем обнаружении очагов горения и их оперативном тушении, предотвратить сотни человеческих жертв в год.
На 2% снизятся глобальные выбросы парниковых газов, замедлится сокращение биоразнообразия.
|
Оценки рынка
$20 тыс.
на 1 кг массы, выводимой на геостационарную орбиту, — перспективная целевая цена коммерческих запусков малых спутников.
Таким образом, не дороже 10 млн долларов должен обходиться вывод на орбиту одного малого спутника, что в 10-15 раз дешевле вывода крупных спутников в режиме «одна ракета — один спутник» носителями семейств «Протон» (Россия), Ariane (ЕС), Atlas (США).
|
Драйверы и барьеры
Развитие частного плантационного лесного хозяйства и дальнейший прогресс в сфере интеграции потоков данных могут привести к формированию развитого потребительного рынка для услуг по спутниковому мониторингу лесных пожаров.
Все более широкое распространение космических технологий приведет к росту объемов космического мусора на низкой орбите и повышению стоимости эксплуатации крупных группировок специализированных спутников для мониторинга пожаров.
|
Международные
публикации
|
Международные
патентные заявки
|
 Уровень развития
технологии в России
«Заделы» — наличие базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований.
|
Мониторинг глобальных технологических трендов проводится Институтом статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики (issek.hse.ru) в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.
При подготовке трендлеттера использовались следующие источники: Прогноз научно-технологического развития РФ до 2030 года (prognoz2030.hse.ru), материалы научного журнала «Форсайт» (foresight-journal.hse.ru), данные Web of Science, Orbit, mnr.gov.ru, gks.ru, fao.org, statista.com, souzlegprom.ru, sia.org и др.
Более детальную информацию о результатах исследования можно получить в Институте статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ: issek@hse.ru, +7 (495) 621-82-74.
© Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», 2015
